WO2007051663A1 - Vorrichtung zur bewegung eines objektes - Google Patents

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WO2007051663A1
WO2007051663A1 PCT/EP2006/065407 EP2006065407W WO2007051663A1 WO 2007051663 A1 WO2007051663 A1 WO 2007051663A1 EP 2006065407 W EP2006065407 W EP 2006065407W WO 2007051663 A1 WO2007051663 A1 WO 2007051663A1
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axle
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axle elements
freedom
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Claus Angerer
Axel Gerlt
Jörg HASSEL
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis
    • G02B7/1827—Motorised alignment

Definitions

  • the invention relates to a device for moving an object with at least one first and one second axis ⁇ element and a machine tool with such a front ⁇ direction.
  • Such a device can be used for example for Ausrich ⁇ tion of an object or for generating a certain force or torque.
  • a typical application in the industrial environment is a horrma ⁇ machine, in which a tool for machining purposes in a certain position relative to the workpiece to be machined to be driven.
  • the corresponding position data are specified by a higher-level controller and can be approached by means of the device.
  • actuators For moving an object such as a work ⁇ zeugs accordance with the procedures of a higher-level control unit ⁇ passed location data is now generally used classical actuators.
  • Such actuators are, for example, electric motors or hydraulic or pneumatic drives which frequently act on the object to be moved via a gear, a toothed rack, ballscrew spindles, levers and the like.
  • rotary movements are converted into linear movements.
  • a hexapod consists of six rod-shaped elements that can be individually shortened or lengthened telescopically. These six telescopic legs create a parallel-kinematical structure. By coordinated changes in length of the telescopic legs, an object can free all six degrees of freedom ⁇ be moved with respect.
  • the invention has for its object to allow as possible a ⁇ fold movement of an object in the room.
  • a device for moving an object comprising a first and a second axle element, wherein the first and the second axle element are arranged such that the object by substantially axially directed changes in length of the axle elements with respect to at least two degrees of freedom movable is, wherein the axle elements of a form-variable by an electrical, thermal or magnetic excitation material and wherein the respective substantially axially directed change in length of the shaft elements can be effected by the excitation.
  • the invention is based on the finding that already ei ⁇ ne coupling of only two linearly variable-length elements to a parallel kinematic can be used to move the object with respect to two degrees of freedom in space. According to the invention, such a movement is effected by an extension or shortening of the axle elements.
  • the shaft elements are made of materials whose shape can be changed by the influence of the physical quantities voltage, magnetic field or temperature. Such materials are used here as well as throughout the also referred to as intelligent materials.
  • Step Example ⁇ le for intelligent materials are electroactive polymers, Magnetic Shape Memory Actuators, metal foams and Piezomate- rials.
  • Such axle elements can be highly dynamically changed in length by excitation with the corresponding physical quantity, whereby a very simple, precise and dynamic movement of the object can be effected.
  • the device according to the invention is also suitable for implementation in miniaturized applications, as occur, for example, in micromechanics.
  • the device is embodied as a tripod, the device having a third axle element made of a material which can be changed in shape by electrical, thermal or magnetic excitation, wherein a substantially axially directed change in length of the third axle element can be effected by the excitation and wherein first, second and third axles are arranged such that the object is movable by its on ⁇ tion with respect to at least three degrees of freedom.
  • a further degree of freedom is obtained for moving the object.
  • the axle elements have a common point of contact with the object.
  • a displacement of objectivity tes with respect to a degree of freedom and a rotation of the Ob ⁇ jektes with respect to two degrees of freedom are performed.
  • another distribution of the 3 possible degrees of freedom is conceivable. Decisive for this is the type of coupling of the object to the common contact point.
  • the device comprises a by the axle elements posi ⁇ tionable substantially axially variable-length auxiliary element, which has a further contact point to the object.
  • auxiliary element posi ⁇ tionable substantially axially variable-length auxiliary element, which has a further contact point to the object.
  • auxiliary element is expediently made of a material which can be changed in shape by electrical, thermal or magnetic excitation.
  • the device is embodied as hexapod, wherein the device with a fourth, fifth and sixth axis element from one by a elekt ⁇ cal, thermal or magnetic excitation of shape-changeable material is carried out, wherein a substantially axially directed change in length of the fourth, fifth and sixth axis element can be effected by the excitation and wherein tes, second, third, fourth, fifth and sixth Achsele ⁇ ment are arranged such that the object by its on ⁇ movement with respect to all six degrees of freedom is movable.
  • axle elements When using six axle elements, on the one hand, it is ensured that all six degrees of freedom are available for the movement of the object. In addition, it is ensured in a use of six axle elements, that a 6-tuple from the six lengths of the axle elements Amsterdamin ⁇ to exactly one position and the orientation is mapped to moving object involved consisting clearly.
  • axle elements of the device can be connected to the object in an articulated manner.
  • the type of joint is preferably to choose the axle elements used in dependence of at ⁇ paid.
  • an advantageous embodiment of the invention is characterized in that the articulated connection possibility of the axle to the object is designed such that at ei ⁇ ner n number of connected to the object axle elements maximum n degrees of freedom for the Movement of the object are available. This condition is necessary, if is to ensure that any n-tuple of n ⁇ axle lengths unambiguously to exactly one position and orientation of the moving object is mapped to.
  • a ball joint is expedient for ensuring the six degrees of freedom, which allows all three rotational degrees of freedom.
  • a joint with a reduced number of rotatory degrees of freedom relative to the ball joint will preferably be provided, provided that one wants to ensure a one-to-one mapping of each 3-tuple of the three axis lengths to exactly one position and position of the object to be moved.
  • an embodiment of the invention is advantageous in which the device for spindle guidance is provided in a machine tool.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the device is provided for alignment of a reflector.
  • a reflector can be used, for example, for the targeted deflection of laser beams, which are used for high-precision cutting processes in manufacturing technology.
  • the device is provided for transporting the object.
  • the device for transporting the object.
  • many tripods in an array and coordinated control of these tripods or their axle elements can be linearly transported on the array loose objects similar to a conveyor belt.
  • these objects can also be rotated or transported in curved paths.
  • the object can even move "independently”.
  • the desired shape changeability of the axle elements can be realized by different materials.
  • the material of the shaft elements is an electroactive polymer.
  • electroactive polymers With electroactive polymers, a relatively large change in shape can be achieved by applying an electrical voltage.
  • the required axial movement of the axle elements to move the object can be adjusted by applying the electrical voltage in a relatively large range.
  • the material of the axle elements comprises piezoelectric own ⁇ on properties.
  • a change in length of the axle elements can be achieved by applying a voltage due to the piezoelectric effect.
  • the achievable length change in piezo materials is comparatively low compared to electroactive polymers.
  • the axial change in length of the axle elements can alternatively be generated by a magnetic field.
  • the material of the axle elements is a magnetic shape memory actuator is.
  • the material of the axle elements is a metal foam, the length of such axle elements changing as a result of the influence of a temperature.
  • FIG 2 is a configured as a tripod apparatus for BEWE ⁇ supply of an object in the non-deflected condition
  • Figure 3 shows the designed as a tripod apparatus for moving an object in the deflected state
  • FIG 4 is a configured as a tripod apparatus reflector tion non-deflected laser beam in a Status
  • FIG 5 shows the constructed as a tripod apparatus reflector tion of a laser beam in a deflected to ⁇ stand
  • FIG. 6 shows a first device constructed from an array of tripods for transporting an object
  • FIG. 7 shows a second device constructed from an array of tripods for transporting an object
  • Figure 8 shows a device for executing a hexapod BEWE ⁇ supply of an object
  • Figure 9 is a tripod with an axially variable regions auxiliary member in a first position
  • FIG. 10 shows the tripod with the axially variable country auxiliary element in a second position.
  • the device has a first axle element 1 and a second axle element 2, wherein the two axle elements 1, 2 are made of a material which allows a change in shape by the action of a physical variable.
  • a physical quantity can be electrical, magnetic or thermal.
  • an electrically active polymer was used for the first and second axle element 1, 2, the shape of which can be changed by applying an electrical voltage.
  • Axle members 1,2 are made rod-shaped, whereby a predetermined electrical voltage to ⁇ a substantially axially directed ge ⁇ change in length of the axle members 1,2 has the consequence.
  • the first axle is rigidly connected to a base plate 8 ver ⁇ and connected to the object 7 via a joint 16th
  • the second axle is, however, both the Grundplat ⁇ te 8 as connected also with the object 7 in each case via a joint 16th
  • the joints 16 used are designed as hinges and therefore only allow one movement of the connected axle elements 1,2 with respect to a rotational degree of freedom.
  • FIG. 2 shows a device designed as a tripod 15 for moving an object in the undeflected state.
  • the tripod 15 comprises a first axle 1, a second axis ⁇ element 2, and a third axle 3.
  • an electroactive polymer is used to ensure the axially directed length variability of the shaft elements 1, 2, 3.
  • the common contact point 10 By using three axle elements 1,2,3 one end connected to the common contact point 10 object can bezüg ⁇ Lich three degrees of freedom aligned monitored or po sitioned ⁇ be.
  • the illustrated tripod 15 allows z. B. a movement of the common contact point 10 with respect to two rotational degrees of freedom and a translational degree of freedom.
  • synchronous shortening or Longer side ⁇ delay of the three axle elements 1,2,3 is a vertical Trans ⁇ lation of the common contact point 10 in the vertical direction-possible.
  • the common contact point 10 can be tilted with respect to two angles, in which a corresponding inequality of the three axle elements 1,2,3 is set.
  • the illustrated tripod 15 can be used for example in a work ⁇ machine for spindle guidance.
  • the device has, on the one hand, a motion control controller 11 which predefines the setpoint values for a specific position of the spindle in space.
  • an axis controller 12 calculates which lengths the three axis elements 1, 2, 3 must assume in order to guide the common contact point 10 into the corresponding coordinates.
  • electrical voltages are generated and applied to the shaft elements 1,2,3.
  • Figure 3 shows the designed as a tripod 15 A device for loading ⁇ movement of an object in a deflected state. It is the same tripod 15 which was already in FIG 2 Darge ⁇ represents. Therefore, the same elements have been given the same reference numerals.
  • the common contact point has been performed according to a motion Kipp ⁇ 10th
  • the second and third axle members 2,3 have been lengthened relative to their respective initial length while the first axle member 1 has been shortened compared to its initial length.
  • the illustrated tripod 15 allows a very simple and highly dynamic control of various points in three-dimensional space.
  • the basis for this is the use intelli ⁇ gent materials such as electroactive polymers or alternatively piezoelectric materials. These materials react to an electrical voltage almost distortion-free with a change in shape, which takes place in the illustrated axle elements 1,2,3 substantially in the form of an axial change in length.
  • intelli ⁇ gent materials such as electroactive polymers or alternatively piezoelectric materials. These materials react to an electrical voltage almost distortion-free with a change in shape, which takes place in the illustrated axle elements 1,2,3 substantially in the form of an axial change in length.
  • a higher reliability is achieved, since only a minimum of components is necessary to accomplish the desired alignment or positioning task.
  • conventional drive systems in which a rotational movement is first converted into a translational movement ⁇ Be, due to the high number of components required for this is given a higher probability of failure.
  • mechanical components generally have a clearance, a much higher precision is achieved with the illustrated tripode
  • FIG. 4 shows a device designed as a tripod for reflecting a laser beam 13 in a non-deflected state.
  • three variable-length used axles 1,2,3, which are made of an intelligent material.
  • the three axle elements 1,2,3 are each connected ⁇ wells its own point of contact with a reflector fourteenth
  • the reflector 14 may be with respect to three degrees of freedom are aligned controlled.
  • a laser beam 13 is directed, which is reflected by the reflector 14 in the sense of the same input and Ausfallswinkel.
  • ⁇ can with a specific deflection of the laser beam caused by orientation of the reflector 13 fourteenth
  • FIG. 5 shows the apparatus designed as a tripod for reflecting a laser beam 13 in a deflected state.
  • the reflector 14 was tilted such that the La ⁇ was deflected almost in horizontal direction serstrahl. 13
  • the first and second axle element 1,2 were shortened while the third axle element 3 was lengthened.
  • FIG. 6 shows a first from an array of tripods 15 are ⁇ built device for conveying an object 7 on the underside of the object 7 are positioned six tripod 15 wherein the bottom outside of the object 7, further tripod not shown are present.
  • the different tripods 15 each have three axle elements.
  • the object 7 can be transported both in terms of two degrees of freedom as well as rotated in two degrees of freedom.
  • the object can be raised and lowered in the vertical direction with the aid of the tripods 15, resulting in the third translational degree of freedom.
  • the object 7 can also be tilted with respect to two further angles.
  • FIG 7 shows a second from an array of tripods 15 on ⁇ built device for transporting an object 7.
  • the tripod with the underside of the object 7 are connected so that the common contact point 10 of the Tripod now no longer connected to the object 7, but rests on a floor.
  • an unlimited Fortbewe ⁇ may supply the object 7 with respect to two translational degrees of freedom are achieved.
  • the object may be 7 to move relative to a rotational degree of freedom non ⁇ limited. the corresponding angle of rotation is indicated by the arrows in Fig.
  • the object 7 also in the illustrated embodiment of the invention, it is possible, the object 7 by parallel activations of the tripod 15 in Furthermore, the object 7 can be tilted with respect to the two remaining degrees of freedom Execution of the array of tripods the ability to move the Ob ⁇ jekt 7 with respect to all degrees of freedom.
  • the illustrated here device for moving the object involved 7 is realized a completely new dimension machine is exaggerated ⁇ systems.
  • a form of motion can be generated, as previously known only from nature.
  • ER which is known from nature, for example, insects that Kings move with the help of six feet forward ⁇ nen.
  • the Hexapod shown comprises six variable-length axle elements 1,2,3,4,5,6 which are each designed as a ball joint articulation 16 with a base plate ⁇ 8 and a support plate 9 is connected.
  • Such ball joints 16 allow pivoting of the axle elements 1 to 6 with respect to all three rotational degrees of freedom.
  • the carrier plate 9 can be aligned with respect to all six possible degrees of freedom.
  • Hexapod may be specifically mentioned in order ⁇ field of machine tools, high precision and highly dynamic see positioning of the tool in relation to the machining to ⁇ Tenden workpiece can be achieved. This is also done here in comparison to conventional drive systems with a minimum necessary components.
  • axle elements 1,... 6 made of so-called intelligent materials, a much simpler change in length is possible in comparison to telescopic rods known from the prior art, and a significantly faster implementation of the positioning task is achieved.
  • FIG. 9 shows a tripod 15 with an axially variable auxiliary element 17 in a first position.
  • the Achsele- elements of the tripod 15 form a common contact point 10, which ject with an example here illustrated as a scissors Whether ⁇ 7 is connected.
  • the tripod 15 supports the auxiliary element 17 and can change the position of the auxiliary element 17 by changing the lengths of its axle elements, which are made for this purpose, for example, from an electroactive polymer.
  • the auxiliary element 17 has a further contact point 18, via which it is in communication with the scissors 7.
  • the Darge ⁇ presented arrangement thus allows alignment of the scissors 7 by means of the axle elements of the tripod and an opening and closing of the scissors 7 by means of the auxiliary element 17th
  • FIG. 10 shows the tripod with the axial variable-area auxiliary element 17 in a second position.
  • the example also ge of an electroactive polymer ⁇ was made auxiliary member 17 extended by applying an electrical voltage, thereby opening the scissors. 7
  • the exemplary embodiments of the object 7 in the form of a scissors is intended to show primarily, the embodiments of the invention are also conceivable which also movable members can move a Whether ⁇ jektes relative to each other or twist.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes (7), wobei die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Achselement (1,2) aufweist, wobei das erste und das zweite Achselement (1,2) derart angeordnet sind, dass das Objekt (7) durch im Wesentlichen axial gerichtete Längenänderungen der Achselemente (1,2) bezüglich zumindest zweier Freiheitsgrade bewegbar ist. Um eine möglichst einfache und hochdynamische Bewegung des Objektes im Raum zu ermöglichen sind die Achselemente aus einem durch eine elektrische, thermische oder magnetische Anregung formveränderbaren Material, wobei die jeweilige im Wesentlichen axial gerichtete Längenänderung der Achselemente (1,2) durch die Anregung bewirkbar ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes mit mindestens einem ersten und einem zweiten Achs¬ element sowie eine Werkzeugmaschine mit einer derartigen Vor¬ richtung.
Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise zur Ausrich¬ tung eines Objektes oder zur Erzeugung einer bestimmten Kraft oder eines Drehmomentes eingesetzt werden. Ein typisches Einsatzgebiet im industriellen Umfeld ist eine Werkzeugma¬ schine, bei der ein Werkzeug zu Bearbeitungszwecken in eine bestimmte Position relativ zum zu bearbeitenden Werkstück gefahren werden soll. Die entsprechenden Positionsdaten werden von einer übergeordneten Steuerung vorgegeben und können mit Hilfe der Vorrichtung angefahren werden.
Zur Bewegung eines Objektes wie beispielsweise eines Werk¬ zeugs gemäß den von einer übergeordneten Steuereinheit vorge¬ gebenen Positionsdaten werden heute in der Regel klassische Aktoren eingesetzt. Derartige Aktoren sind beispielsweise E- lektromotoren oder Hydraulik- bzw. Pneumatikantriebe, die häufig über ein Getriebe, eine Zahnstange, Kugelrollspindeln, Hebel und ähnliches auf das zu bewegende Objekt wirken. Bei diesen herkömmlichen Aktorkonzepten werden rotatorische Bewegungen in Linearbewegungen umgewandelt .
Ein neuartiges Antriebskonzept insbesondere für hochpräzise und hochdynamische Positionieraufgaben stellt der so genannte Hexapod dar. Ein Hexapod umfasst sechs stabförmige Elemente, die teleskopartig einzeln verkürzt oder verlängert werden können. Diese sechs Teleskopbeine erzeugen eine parallelkine- matische Struktur. Durch koordinierte Längenänderungen der Teleskopbeine kann ein Objekt bezüglich aller sechs Frei¬ heitsgrade bewegt werden. Aus der DE 199 44 569 Cl ist ein Hexapodbearbeitungszentrum bekannt mit einem Maschinengestell, das einen Arbeitsraum bildet, sechs an das Maschinengestell gelenkig angeschlosse¬ nen, in der Länge stellbeweglichen Streben, die in den Ar- beitsraum ragen und programmgesteuerte Stellbewegungen ausführen, einem von den Streben gehaltenen Spindelträger mit Motorspindel und einem Tisch zur Positionierung eines zu bearbeitenden Werkstücks, wobei die Anschlussgelenke von drei Streben am Spindelträger in einer erste Angriffsebene ange- ordnet sind und die Anschlussgelenke der anderen Streben am Spindelträger eine zweite Angriffsebene bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst ein¬ fache Bewegung eines Objektes im Raum zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes gelöst, wobei die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Achselement aufweist, wobei das erste und das zweite Achselement derart angeordnet sind, dass das Objekt durch im Wesentlichen axial gerichtete Längenänderungen der Achselemente bezüglich zumindest zweier Freiheitsgrade bewegbar ist, wobei die Achselemente aus einem durch eine elektrische, thermische oder magnetische Anregung formveränderbaren Material sind und wobei die jeweilige im Wesentlichen axial ge- richtete Längenänderung der Achselemente durch die Anregung bewirkbar ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bereits ei¬ ne Kopplung von nur zwei linear längenveränderlichen Elemen- ten zu einer Parallelkinematik genutzt werden kann, um das Objekt bezüglich zweier Freiheitsgrade im Raum bewegen zu können. Erfindungsgemäß wird eine solche Bewegung durch eine Verlängerung oder Verkürzung der Achselemente bewirkt . Um dies zu ermöglichen, sind die Achselemente aus Materialien ausgeführt, deren Form durch den Einfluss der physikalischen Größen Spannung, Magnetfeld oder Temperatur verändert werden kann. Derartige Materialien werden hier sowie im gesamten Do- kument auch als intelligente Materialien bezeichnet. Beispie¬ le für intelligente Materialien sind elektroaktive Polymere, Magnetic Shape Memory Actuator, Metallschäume und Piezomate- rialien. Derartige Achselemente können durch Anregung mit der entsprechenden physikalischen Größe hochdynamisch in ihrer Länge verändert werden, wodurch eine sehr einfache, präzise und dynamische Bewegung des Objektes bewirkt werden kann.
Im Gegensatz zu den von Hexapodmaschinen bekannten Teleskop- Stäben ist hierbei keine zusätzliche Antriebsmechanik erfor¬ derlich. Die Anzahl der zur Bewegungserzeugung notwendigen Komponenten wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Aktorkonzepten sowie den bekannten Hexapodenanordnungen mit Teleskopstäben deutlich reduziert.
Durch die Verwendung intelligenter Materialien sind schnelle Reaktionszeiten und längere Betriebszeiten realisierbar. Bei einem herkömmlichen Ansatz wird typischerweise eine rotatorische Bewegung z.B. eines Elektromotors über eine Zahnstange oder ähnliches in eine Linearbewegung umgewandelt, wobei die Zahnstange schließlich auf die eigentliche Maschinenmechanik wirkt . Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Aufgaben dieser drei Elemente durch eine einzige Komponente be¬ stehend aus dem intelligenten Material zusammengefasst .
Durch die mit der Erfindung erzielbare Komponentenersparnis ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Umsetzung in miniaturisierten Anwendungen, wie sie beispielsweise in der Mikromechanik vorkommen, geeignet.
Die Vorrichtung ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als Tripod ausgeführt, wobei die Vorrichtung ein drittes Achselement aus einem durch eine elektrische, thermische oder magnetische Anregung formveränderbaren Mate- rial aufweist, wobei eine im Wesentlichen axial gerichtete Längenänderung des dritten Achselementes durch die Anregung bewirkbar ist und wobei erstes, zweites und drittes Achsele- ment derart angeordnet sind, dass das Objekt durch deren An¬ regung bezüglich zumindest dreier Freiheitsgrade bewegbar ist. Durch die Hinzunahme des dritten Achselementes wird ein weiterer Freiheitsgrad zur Bewegung des Objektes gewonnen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Achselemente einen gemeinsamen Kontaktpunkt zum Objekt auf. Beispielsweise bei einer derartigen Anordnung als Tripod aus drei Achselementen können z. B. eine Verschiebung des Objek- tes bezüglich eines Freiheitsgrades und eine Rotation des Ob¬ jektes bezüglich zweier Freiheitsgrade durchgeführt werden. Es ist jedoch auch eine andere Verteilung der 3 möglichen Freiheitsgrade denkbar. Ausschlaggebend hierfür ist die Art der Ankopplung des Objektes an den gemeinsamen Kontaktpunkt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein durch die Achselemente posi¬ tionierbares im Wesentlichen axial längenveränderliches Hilfselement , das einen weiteren Kontaktpunkt zum Objekt auf- weist. Enthält das Objekt selbst bewegliche Elemente, so kann mit Hilfe des Hilfselementes und der Tripode eine Relativbe¬ wegung dieser beweglichen Elemente erzeugt werden. Eine solche Relativbewegung kann beispielsweise zur Betätigung eines mechanischen Werkzeugs dienen. Zweckmäßig ist insbesondere auch hierbei eine Ausführung des Hilfselementes aus einem durch eine elektrische, thermische oder magnetische Anregung formveränderbaren Material.
Um sowohl alle drei translatorischen als auch alle drei rota- torischen Freiheitsgrade bedienen zu können, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Vorrichtung als Hexapod ausgeführt, wobei die Vorrichtung mit einem vierten, fünften und sechsten Achselement aus einem durch eine elekt¬ rische, thermische oder magnetische Anregung formveränderba- ren Material ausgeführt ist, wobei eine im Wesentlichen axial gerichtete Längenänderung des vierten, fünften und sechsten Achselementes durch die Anregung bewirkbar ist und wobei ers- tes, zweites, drittes, viertes, fünftes und sechstes Achsele¬ ment derart angeordnet sind, dass das Objekt durch deren An¬ regung bezüglich aller sechs Freiheitsgrade bewegbar ist. Bei der Verwendung von sechs Achselementen ist zum einen sicher- gestellt, dass alle sechs Freiheitsgrade für die Bewegung des Objektes zur Verfügung stehen. Darüber hinaus ist bei einer Verwendung von sechs Achselementen gewährleistet, dass ein 6- Tupel bestehend aus den sechs Längen der Achselemente einein¬ deutig auf genau eine Position und Lage des zu bewegenden Ob- jektes abgebildet wird.
Zur Vermeidung von Biegespannungen innerhalb der Achselemente ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, bei der die Achselemente der Vorrichtung gelenkig an das Objekt anschließbar sind.
Die Art des Gelenkes ist vorzugsweise in Abhängigkeit der An¬ zahl der verwendeten Achselemente zu wählen. Um eine stabile Positionierung und Ausrichtung des Objektes sicherzustellen, kennzeichnet sich ein vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass das die gelenkige Anschlussmöglichkeit der Achselemente an das Objekt derart gestaltet ist, dass bei ei¬ ner Zahl n an das Objekt angeschlossener Achselemente maximal n Freiheitsgrade für die Bewegung des Objektes zur Verfügung stehen. Diese Bedingung ist notwendig, wenn sichergestellt werden soll, dass ein beliebiges n-Tupel der n Achselement¬ längen eineindeutig auf genau eine Position und Ausrichtung des zu bewegenden Objektes abgebildet wird. Bei einer Hexa- pod-Anordnung ist zur Gewährleistung der sechs Freiheitsgrade ein Kugelgelenk zweckmäßig, welches alle drei rotatorischen Freiheitsgrade erlaubt. Bei einem Tripod hingegen wird man vorzugsweise ein Gelenk mit einer gegenüber dem Kugelgelenk reduzierten Anzahl rotatorischer Freiheitsgrade vorsehen, sofern man eine eineindeutige Abbildung jedes 3-Tupels der drei Achslängen auf jeweils genau eine Position und Lage des zu bewegenden Objektes sicherstellen will. Insbesondere zur Gewährleistung hochdynamischer und hochpräziser Positionieraufgaben im Bereich der industriellen Fertigung ist eine Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, bei der die Vorrichtung zur Spindelführung bei einer Werkzeugma- schine vorgesehen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Vorrichtung zur Ausrichtung eines Reflektors vorgesehen ist. Ein derartiger Reflektor kann beispielsweise zur gezielten Umlenkung von Laserstrahlen benutzt werden, die für hochpräzise Schneidevorgänge in der Fertigungstechnik verwendet werden.
Durch eine geschickte Verwendung mehrerer Achselemente ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung denkbar, bei der die Vorrichtung zum Transport des Objektes vorgesehen ist. Beispielsweise durch Anordnung vieler Tripoden in einem Array und koordinierte Ansteuerung dieser Tripoden bzw. deren Achselemente lassen sich auf dem Array lose Objekte ähnlich wie auf einem Förderband linear transportieren. Zusätzlich können diese Objekte auch noch gedreht oder in Kurvenbahnen transportiert werden. Durch eine feste Anordnung solcher Tripoden Arrays an der Unterseite des Objektes kann das Objekt sich sogar „selbständig" fortbewegen.
Die gewünschte Formveränderbarkeit der Achselemente lässt sich durch verschiedene Materialien realisieren. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltungsform der Erfindung, bei der das Material der Achselemente ein elektroaktiver Polymer ist. Bei elektroaktiven Polymeren kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine relativ große Formveränderung erzielt werden. Somit kann die zur Bewegung des Objektes erforderliche axiale Längenänderung der Achselemente durch Anlegen der elektrischen Spannung in einem relativ großen Bereich eingestellt werden. Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform der Erfindung weist das Material der Achselemente piezoelektrische Eigen¬ schaften auf. Auch hierbei kann durch den piezoelektrischen Effekt eine Längenänderung der Achselemente durch Anlegen ei- ner Spannung erzielt werden. Jedoch ist die erreichbare Längenänderung bei Piezomaterialien im Vergleich zu elektroakti- ven Polymeren vergleichsweise gering.
Die axiale Längenänderung der Achselemente kann alternativ durch ein Magnetfeld erzeugt werden. Bei einer hierzu geeig¬ neten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Material der Achselemente ein Magnetic Shape Memory Actuator.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der Er- findung ist das Material der Achselemente ein Metallschaum, wobei sich die Länge derartiger Achselemente durch den Ein- fluss einer Temperatur ändert.
Insbesondere bei Werkzeugmaschinen ist eine zuverlässige, kostengünstige und hochdynamische Führung des Werkzeugs er¬ wünscht. Insbesondere eine derartige Werkzeugmaschine kann mit einer Vorrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung realisiert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Dabei zeigen :
FIG 1 eine Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes bezüg- lieh zweier Freiheitsgrade,
FIG 2 eine als Tripod ausgeführte Vorrichtung zur Bewe¬ gung eines Objektes im nicht ausgelenkten Zustand, FIG 3 die als Tripod ausgeführte Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes im ausgelenkten Zustand, FIG 4 eine als Tripod ausgeführte Vorrichtung zur Reflek- tion eines Laserstrahls in einem nicht ausgelenkten Zustand, FIG 5 die als Tripod ausgeführte Vorrichtung zur Reflek- tion eines Laserstrahls in einem ausgelenkten Zu¬ stand,
FIG 6 eine erste aus einem Array von Tripoden aufgebaute Vorrichtung zum Transport eines Objektes,
FIG 7 eine zweite aus einem Array von Tripoden aufgebaute Vorrichtung zum Transport eines Objektes,
FIG 8 eine als Hexapod ausgeführte Vorrichtung zur Bewe¬ gung eines Objektes, FIG 9 ein Tripod mit einem axial länderveränderlichen Hilfselement in einer ersten Position und
FIG 10 den Tripod mit dem axial länderveränderlichen Hilfselement in einer zweiten Position.
FIG 1 zeigt eine Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes 7 bezüglich zweier Freiheitsgrade. Die Vorrichtung weist ein erstes Achselement 1 und ein zweites Achselement 2 auf, wobei die beiden Achselemente 1,2 aus einem Material gefertigt sind, welches eine Formveränderung durch Einwirkung einer physikalischen Größe zulässt. Prinzipiell kann eine solche physikalische Größe elektrischer, magnetischer oder thermischer Art sein. In dem hier dargestellten Beispiel sei angenommen, dass für das erste und zweite Achselement 1,2 ein e- lektroaktiver Polymer verwendet wurde, dessen Form sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändern lässt. Die
Achselemente 1,2 sind stabförmig ausgeführt, wodurch eine an¬ gelegte elektrische Spannung im Wesentlichen eine axial ge¬ richtete Längenänderung der Achselemente 1,2 zur Folge hat.
Das erste Achselement ist starr mit einer Grundplatte 8 ver¬ bunden und über ein Gelenk 16 an das Objekt 7 angeschlossen. Das zweite Achselement ist hingegen sowohl mit der Grundplat¬ te 8 als auch mit dem Objekt 7 jeweils über ein Gelenk 16 verbunden. Die verwendeten Gelenke 16 sind als Drehgelenke ausgeführt und erlauben daher nur jeweils eine Bewegung der angeschlossenen Achselemente 1,2 bezüglich eines rotatorischen Freiheitsgrades. Wird nun beispielsweise an beide Achselemente 1,2 eine elekt¬ rische Spannung angelegt, die eine Ausdehnung beider Achsele¬ mente 1,2 zur Folge hat, so kann das Objekt 7 in Richtung des ersten Achselementes 1 verschoben werden. Hierdurch ergibt sich ein translatorischer Freiheitsgrad, dessen Orientierung durch die starre Ankopplung des ersten Achselementes an die Grundplatte 8 vorgegeben ist. Wird hingegen nur eines der Achselemente 1,2 gedehnt, während das andere Achselement 1,2 entweder in seiner Länge konstant gehalten wird oder verkürzt wird, so ergibt sich eine Kippbewegung des Objektes 7. Mit Hilfe der zwei Achselemente 1,2 ist hierbei eine Kippung um genau einen Drehwinkel realisierbar, der durch die verwende¬ ten Drehgelenke 16 definiert ist. Daher ergibt sich zusätz¬ lich zu dem einen translatorischen Freiheitsgrad ein rotato- rischer Freiheitsgrad.
Die Gelenke 16, über die die Achselemente 1,2 mit dem Objekt 7 verbunden sind, müssen derart ausgeführt sein, dass sie ei¬ ne Bewegung bezüglich der zwei beschriebenen Freiheitsgrade zulassen. Um die notwendige Stabilität der Vorrichtung zu ge¬ währleisten, dürfen die von den Gelenken 16 angebotenen Freiheitsgrade jedoch nicht darüber hinausgehen. Unter Stabilität soll in diesem Zusammenhang die Bedingung verstanden werden, dass zu einem definierten 2-Tupel der Längen des ersten und zweiten Achselementes 1,2 jeweils genau eine Position und
Ausrichtung des Objektes 7 zugeordnet ist. Nur dann kann al¬ lein durch die Länge der Achselemente 1,2 eindeutig auf die Position bzw. Lage des Objektes 7 rückgeschlossen werden.
Selbstverständlich sind noch andere mechanische Kontaktierungen des Objektes 7 mit den Achselementen 1,2 denkbar, die sowohl eine Bewegung des Objektes 7 bezüglich zweier Freiheitsgrade als auch die oben beschriebene Stabilität gewährleis¬ ten. Beispielsweise ist die starre Verbindung des ersten Achselementes mit einem der dargestellten Gelenke 16 aus¬ tauschbar, wodurch sich eine neue Orientierung für den translatorischen Freiheitsgrad ergibt. FIG 2 zeigt eine als Tripod 15 ausgeführte Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes im nicht ausgelenkten Zustand. Der Tripod 15 umfasst ein erstes Achselement 1, ein zweites Achs¬ element 2, und ein drittes Achselement 3. Die drei Achsele- mente 1,2,3 münden in einen gemeinsamen Kontaktpunkt 10, der mit dem zu bewegenden Objekt verbindbar ist. Auch hier sei angenommen, dass zur Gewährleistung der axial gerichteten Längenveränderbarkeit der Achselemente 1,2,3 ein elektroakti- ves Polymer verwendet wird.
Durch die Verwendung von drei Achselementen 1,2,3 kann ein mit dem gemeinsamen Kontaktpunkt 10 verbundenes Objekt bezüg¬ lich dreier Freiheitsgrade kontrolliert ausgerichtet bzw. po¬ sitioniert werden. Der dargestellte Tripod 15 erlaubt z. B. eine Bewegung des gemeinsamen Kontaktpunktes 10 bezüglich zwei rotatorischer Freiheitsgrade und eines translatorischen Freiheitsgrades. Durch eine synchrone Verkürzung oder Verlän¬ gerung der drei Achselemente 1,2,3 ist eine vertikale Trans¬ lation des gemeinsamen Kontaktpunktes 10 in vertikaler Rich- tung möglich. Auf der anderen Seite kann der gemeinsame Kontaktpunkt 10 bezüglich zweier Winkel gekippt werden, in dem eine entsprechende Ungleichheit der drei Achselemente 1,2,3 eingestellt wird.
Der dargestellte Tripod 15 kann beispielsweise in einer Werk¬ zeugmaschine zur Spindelführung eingesetzt werden. Hierzu weist die Vorrichtung zum einen eine Motion Control Steuerung 11 auf, die die Sollwerte für eine bestimmte Position der Spindel im Raum vorgibt. Um den gemeinsamen Kontaktpunkt 10 an die entsprechenden Koordinaten im Raum zu positionieren, wird von einer Achssteuerung 12 berechnet, welche Längen die drei Achselemente 1,2,3 annehmen müssen, um den gemeinsamen Kontaktpunkt 10 in die entsprechenden Koordinaten zu führen. Um schließlich die entsprechenden Längen der Achselemente 1,2,3 einzustellen, werden elektrische Spannungen erzeugt und an die Achselemente 1,2,3 angelegt. FIG 3 zeigt die als Tripod 15 ausgeführte Vorrichtung zur Be¬ wegung eines Objektes in einem ausgelenkten Zustand. Es handelt sich um denselben Tripod 15 der bereits in FIG 2 darge¬ stellt war. Daher wurden gleiche Elemente mit gleichen Be- zugszeichen versehen.
Im Verhältnis zu seiner in FIG 2 dargestellten Ausgangslage wurde der gemeinsame Kontaktpunkt 10 entsprechend einer Kipp¬ bewegung geführt. Um dies zu erreichen, wurden das zweite und das dritte Achselement 2,3 im Verhältnis zu ihrer jeweiligen Ausgangslänge verlängert, während das erste Achselement 1 im Vergleich zu seiner Ausgangslänge verkürzt wurde.
Der dargestellte Tripod 15 erlaubt eine sehr einfache und hochdynamische Ansteuerung verschiedener Punkte im dreidimensionalen Raum. Grundlage hierzu ist die Verwendung intelli¬ genter Materialien wie beispielsweise der elektroaktiven Polymere oder alternativ piezoelektrischer Materialien. Diese Materialien reagieren auf eine elektrische Spannung nahezu verzugsfrei mit einer Formänderung, die bei den dargestellten Achselementen 1,2,3 im Wesentlichen in Form einer axialen Längenänderung erfolgt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Antriebskonzepten wird neben einer sehr viel schnelleren Reaktionszeit des Positioniersystems eine höhere Zuverlässigkeit erreicht, da nur ein Minimum von Komponenten notwendig ist, um die gewünschte Ausrichtungs- bzw. Positionieraufgabe zu bewältigen. Bei herkömmlichen Antriebssystemen, bei denen eine rotatorische Bewegung zunächst in eine translatorische Be¬ wegung umgewandelt wird, ist aufgrund der hohen Anzahl der hierfür notwendigen Komponenten eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit gegeben. Da weiterhin mechanische Komponenten in der Regel ein Spiel aufweisen, wird mit der dargestellten Tripode 15 auch eine weitaus höhere Präzision erreicht.
FIG 4 zeigt eine als Tripod ausgeführte Vorrichtung zur Re- flektion eines Laserstrahls 13 in einem nicht ausgelenkten Zustand. Auch hierbei werden wiederum drei längenveränderli- che Achselemente 1,2,3 verwendet, die aus einem intelligenten Material gefertigt sind. Die drei Achselemente 1,2,3 sind je¬ weils über einen eigenen Kontaktpunkt mit einem Reflektor 14 verbunden. Durch gezielte Längenänderungen der drei Achsele- mente 1,2,3, die auch hier durch eine Motion Control Steue¬ rung 11 und eine nachgeschaltete Achssteuerung 12 vorgegeben werden, kann der Reflektor 14 hinsichtlich dreier Freiheitsgrade kontrolliert ausgerichtet werden. Auf den Reflektor 14 ist ein Laserstrahl 13 gerichtet, der im Sinne gleicher Ein- und Ausfallswinkel von dem Reflektor 14 reflektiert wird. So¬ mit kann durch Ausrichtung des Reflektors 14 eine gezielte Umlenkung des Laserstrahls 13 bewirkt werden.
FIG 5 zeigt die als Tripod ausgeführte Vorrichtung zur Re- flektion eines Laserstrahls 13 in einem ausgelenkten Zustand. Hierbei wurde der Reflektor 14 derart gekippt, dass der La¬ serstrahl 13 in nahezu waagerechte Richtung umgelenkt wurde. Um diese Verkippung des Reflektors 14 zu erreichen, wurden das erste und zweite Achselement 1,2 verkürzt, während das dritte Achselement 3 verlängert wurde.
Da eine solche Ausrichtung des Reflektors 14 unter Verwendung intelligenter Materialien wie elektroaktiver Polymere für die drei Achselemente 1,2,3 äußerst präzise erfolgen kann, ist mit der dargestellten Tripode eine Auslenkung des Laserstrahls 13 für feinste Bearbeitungsvorgänge, wie sie bei¬ spielsweise in der Halbleiterindustrie vorkommen, möglich. Eine derart feingranulare Ausrichtung des Reflektors 14 wäre unter Verwendung klassischer Antriebskonzepte aufgrund des in den verschiedenen Komponenten vorhandenen Spiels nur schwer zu realisieren.
FIG 6 zeigt eine erste aus einem Array von Tripoden 15 aufge¬ baute Vorrichtung zum Transport eines Objektes 7. Auf der Un- terseite des Objektes 7 sind sechs Tripoden 15 positioniert, wobei außerhalb der Unterseite des Objektes 7 noch weitere nicht dargestellte Tripoden vorhanden sind. Wie bereits in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen weisen auch hier die verschiedenen Tripoden 15 jeweils drei Achselemente auf. Durch eine parallelkinematische Ansteuerung der ver¬ schiedenen Tripoden auf der Unterseite des Objektes 7 bzw. deren Achselemente ist hier sogar ein Transport des Objektes 7 möglich. Das Objekt 7 kann sowohl bezüglich zweier Freiheitsgrade transportiert werden als auch bezüglich zweier Freiheitsgrade gedreht werden. Darüber hinaus kann das Objekt mit Hilfe der Tripoden 15 in vertikaler Richtung angehoben und abgesenkt werden, wodurch sich der dritte translatorische Freiheitsgrad ergibt. Neben der in der FIG 6 angedeuteten Drehung des Objektes 7 kann das Objekt 7 auch bezüglich zweier weiterer Winkel gekippt werden. Somit wird durch die verschiedenen Tripoden 15 eine Bewegung des Objektes 7 bezüglich aller sechs Freiheitsgrade - drei translatorischer und drei rotatorischer - ermöglicht.
FIG 7 zeigt eine zweite aus einem Array von Tripoden 15 auf¬ gebaute Vorrichtung zum Transport eines Objektes 7. Im Ver- gleich zu der in FIG 6 dargestellten Anordnung sind die Tripoden mit der Unterseite des Objektes 7 verbunden, so dass der gemeinsame Kontaktpunkt 10 der Tripoden nun nicht mehr mit dem Objekt 7 verbunden ist, sondern auf einem Boden aufliegt. Durch eine derartige Konstruktion ist es möglich, das Objekt 7 sogar zum „Laufen" zu bewegen. Durch gezielte Ansteuerung der Achselemente der verschiednen Tripoden 15 im Sinne einer Parallelkinematik kann eine unbegrenzte Fortbewe¬ gung des Objektes 7 bezüglich zweier translatorischer Freiheitsgrade erreicht werden. Auch in diesem Fall kann sich das Objekt 7 bezüglich eines rotatorischen Freiheitsgrades unbe¬ grenzt bewegen. Der entsprechende Drehwinkel ist durch die Pfeile in FIG 7 angedeutet. Auch bei der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, das Objekt 7 durch parallele Ansteuerungen der Tripoden 15 in vertikaler Richtung anzuheben oder abzusenken. Weiterhin kann das Objekt 7 bezüglich der zwei verbliebenen Freiheitsgrade gekippt werden. Somit ergibt sich auch bei der in FIG 7 dargestellten Ausführung des Arrays aus Tripoden die Möglichkeit, das Ob¬ jekt 7 bezüglich sämtlicher Freiheitsgrade zu bewegen.
Durch die hier dargestellte Vorrichtung zur Bewegung des Ob- jektes 7 wird eine vollkommen neue Dimension maschinell ange¬ triebener Systeme realisiert. Durch die Verwendung gezielt formveränderbarer intelligenter Materialien kann eine Form der Bewegung maschinell erzeugt werden, wie sie bisher nur aus der Natur bekannt war. Es wird eine Flexibilität er- reicht, die aus der Natur beispielsweise von Insekten bekannt ist, die sich mit Hilfe von sechs Füßen vorwärts bewegen kön¬ nen .
FIG 8 zeigt eine als Hexapod ausgeführte Vorrichtung zur Be- wegung eines Objektes. Der dargestellte Hexapod umfasst sechs längenveränderliche Achselemente 1,2,3,4,5,6 die jeweils über ein als Kugelgelenk ausgeführtes Gelenk 16 mit einer Grund¬ platte 8 und einer Trägerplatte 9 verbunden sind. Derartige Kugelgelenke 16 erlauben ein Schwenken der Achselemente 1 bis 6 bezüglich aller drei rotatorischer Freiheitsgrade. Mit Hilfe der sechs Achselemente 1,... 6, die beispielsweise aus einem elektroaktiven Polymer, einem Magnetic Shape Memory Actuator, einem Piezomaterial oder einem Metallschaum gefertigt sind, kann die Trägerplatte 9 bezüglich aller sechs möglicher Frei- heitsgrade ausgerichtet werden. Dies wird zum einen dadurch ermöglicht, dass Kugelgelenke zur Verbindung der Achselemente mit der Grundplatte 8 und der Trägerplatte 9 verwendet wer¬ den, die alle drei rotatorische Bewegungen zulassen. Zum anderen wird ein kontrolliertes Anfahren der gewünschten Posi- tionen erst dadurch ermöglicht, dass mindestens sechs Achs¬ elemente 1,...6 für diese Positionieraufgabe verwendet werden.
Mit Hilfe des dargestellten Hexapod kann insbesondere im Um¬ feld der Werkzeugmaschinen eine hochpräzise und hochdynami- sehe Positionierung des Werkzeugs in Relation zum zu bearbei¬ tenden Werkstück erzielt werden. Dies geschieht auch hier im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssystemen mit einem Minimum notwendiger Komponenten. Durch die Verwendung von Achselementen 1,...6 aus sogenannten intelligenten Materialien wird im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Teleskopstäben eine sehr viel einfachere Längenveränderung möglich und eine bedeutend schnellere Durchführung der Positionieraufgabe erzielt .
FIG 9 zeigt einen Tripod 15 mit einem axial länderveränderlichen Hilfselement 17 in einer ersten Position. Die Achsele- mente des Tripod 15 bilden einen gemeinsamen Kontaktpunkt 10, der mit einem hier beispielhaft als Schere dargestellten Ob¬ jekt 7 verbunden ist.
Der Tripod 15 stützt das Hilfselement 17 und kann durch Ver- änderung der Längen seiner Achselemente, die zu diesem Zwecke beispielsweise aus einem elektroaktiven Polymer hergestellt sind, auch die Lage des Hilfselementes 17 verändern.
Das Hilfselement 17 besitzt einen weiteren Kontaktpunkt 18, über den es mit der Schere 7 in Verbindung steht. Die darge¬ stellte Anordnung erlaubt somit eine Ausrichtung der Schere 7 mittels der Achselemente der Tripode und eine Öffnen und Schließen der Schere 7 mit Hilfe des Hilfselementes 17.
FIG 10 zeigt den Tripod mit dem axial länderveränderlichen Hilfselement 17 in einer zweiten Position. Hier wurde das beispielsweise ebenfalls aus einem elektroaktiven Polymer ge¬ fertigte Hilfselement 17 durch Anlegen einer elektrischen Spannung verlängert, wodurch die Schere 7 geöffnet wird.
Die beispielhafte Ausführung des Objektes 7 in Form einer Schere soll in erster Linie zeigen, das Ausführungen der Erfindung denkbar sind, die auch bewegliche Elemente eines Ob¬ jektes relativ zu einander verschieben oder verdrehen können.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bewegung eines Objektes (7), wobei die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Achselement (1,2) auf- weist, wobei das erste und das zweite Achselement (1,2) der¬ art angeordnet sind, dass das Objekt (7) durch im Wesentli¬ chen axial gerichtete Längenänderungen der Achselemente (1,2) bezüglich zumindest zweier Freiheitsgrade bewegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Achselemente (1,2) aus einem durch eine elektrische, thermische oder magnetische Anregung formveränderbaren Material sind und dass die jeweilige im Wesentlichen axial ge¬ richtete Längenänderung der Achselemente (1,2) durch die Anregung bewirkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein drittes Achselement (3) aus einem durch eine elektrische, thermische oder magnetische Anregung formveränderbaren Material aufweist, wobei eine im Wesentli- chen axial gerichtete Längenänderung des dritten Achselementes (3) durch die Anregung bewirkbar ist und wobei erstes, zweites und drittes Achselement (1,2,3) derart angeordnet sind, dass das Objekt (7) durch deren Anregung bezüglich zumindest dreier Freiheitsgrade bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Achselemente (1,2,3) einen gemeinsamen Kontaktpunkt (10) zum Objekt (7) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung ein durch die Achselemente (1,2,3) po¬ sitionierbares im Wesentlichen axial längenveränderliches Hilfselement (17) umfasst, das einen weiteren Kontaktpunkt (18) zum Objekt (7) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Vorrichtung mit einem vierten, fünften und sechsten Achselement (4,5,6) aus einem durch eine elektrische, thermi¬ sche oder magnetische Anregung formveränderbaren Material ausgeführt ist, wobei eine im Wesentlichen axial gerichtete Längenänderung des vierten, fünften und sechsten Achselementes (4,5,6) durch die Anregung bewirkbar ist und wobei ers¬ tes, zweites, drittes, viertes, fünftes und sechstes Achsele¬ ment (1,2,3,4,5,6) derart angeordnet sind, dass das Objekt (7) durch deren Anregung bezüglich aller sechs Freiheitsgrade bewegbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Achselemente (1,2,3,4,5,6) der Vorrichtung gelenkig an das Objekt (7) anschließbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die gelenkige Anschlussmöglichkeit der Achselemente (1,2,3,4,5,6) an das Objekt (7) derart gestaltet ist, dass bei einer Zahl n an das Objekt angeschlossener Achselemente (1,2,3,4,5,6) maximal n Freiheitsgrade für die Bewegung des Objektes (7) zur Verfügung stehen.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Vorrichtung zur Spindelführung bei einer Werkzeug- maschine vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei die Vorrichtung zur Ausrichtung eines Reflektors (14) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zum Transport des Objektes (7) vorgese¬ hen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei das Material der Achselemente (1,2,3,4,5,6) ein elekt- roaktiver Polymer ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Material der Achselemente (1,2,3,4,5,6) piezoelekt¬ rische Eigenschaften aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Material der Achselemente (1,2,3,4,5,6) ein Magne- tic Shape Memory Actuator ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Material der Achselemente (1,2,3,4,5,6) ein Metall¬ schaum ist.
15. Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 14.
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